Bài tập nhóm: Sinh học phân tử - Sự điều tiết tổng hợp Protein

Bài tập nhóm: Sinh học phân tử - Sự điều tiết tổng hợp Protein trình bày sự điều tiết tổng hợp protein ở vi khuẩn; sự điều tiết tổng hợp protein ở tế bào chân hạch; sự điều tiết tổng hợp protein ở cấp enzyme,... Mời các bạn cùng tham khảo.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÁO CÁO MÔN: SINH HỌC PHÂN TỬ MSHP: CS102

NHÓM THỰC HIỆN

 Phạm Đoàn Mỹ Ngọc – B1605099

 Trần Thị Thu Lan – B1605088

 Nguyễn Thị Kim Ngân – B1605095

 Nguyễn Thị Huyền Anh – B1605065

 Huỳnh Thị Ngọc Trân – B1605126

 Nguyễn Dũ Phụng Tiên – B1605120

Nội dung báo cáo:

 I Giới thiệu:

 II Nội dung:

1) Sự điều tiết tổng hợp protein ở vi khuẩn

1.1) Điều hòa âm tính 1.2) Điều hòa dương tính 1.3) Điều hòa suy giảm 2) Sự điều tiết tổng hợp protein ở tế bào chân hạch 3) Sự điều tiết tổng hợp protein ở cấp enzyme

 III Kết luận

 Hoạt động tổng hợp protein được điều tiết theo hướng sao cho có lợi nhất với tế bào

II Nội dung

1) Điều hòa tổng hợp protein ở vi khuẩn

1.1 Điều hòa

âm tính

a Cảm ứng b Ức chế

1.2 Điều hòa dương tính

a Cảm ứng b Ức chế

1.3 Điều hòa suy giảm

1 Điều tiết tổng hợp protein ở VK

 Ở sinh vật nhân sơ, phần lớn điều hòa ở mức độ phiên mã

Operon gồm có các thành phần:

 Một gen điều hòa (regulartor gene)

 Một vùng chỉ huy (Operator)

 Một nhóm gen cấu trúc (Structure gene)

Gen điều hòa Promoter Operator Gen X Gen Y Gen Z

1.1 Điều hòa âm tính

a Cảm ứng gen

không hoạt động và được hoạt hóa bởi một chất cảm ứng

 Lactose vừa là cơ chất vừa là chất cảm ứng trong quá trình điều hòa

- Khi môi trường không có Lactose, gen điều hòa sẽ điều

tiết tổng hợp chất ức chế

- Chất ức chế gắn vào vùng chỉ huy, ARN polymerase

không bám được vào vùng khởi động

Phiên mã bị ngừng lại

a Cảm ứng gen

Khi môi trường không có Lactose

a Cảm ứng gen

Khi môi trường có Lactose

1.1 Điều hòa âm tính

b Ức chế gen

- Là sự hoạt động của Mô hình Tryp-operon,

khác với Lac-operon, bình thường Operon

này hoạt động liên tục và sẽ bị đóng bởi một

chất đồng ức chế (corepressor)

- Protein tryptophan là chất ức chế, chỉ gắn vào vùng chỉ huy khi có sự hiện diện của Tryptophan

- Tryptophan là chất đồng ức chế, cũng là sản phẩm cuối cùng của quá trình phiên mã

Tryptophan Operon

- Khi môi trường có Tryptophan, chất đồng ức chế (Tryptophan), gắn vào protein ức chế đang bất hoạt

- Protein ức chế được hoạt hóa gắn vào vùng chỉ huy

- ARN polymerase không thể bám vào vùng khởi động

Phiên mã bị ngừng lại

- Khi nồng độ tryptophan giảm xuống, chất đồng ức chế tách khỏi protein ức chế

- Protein ức chế bất hoạt, không gắn thể vào vùng chỉ huy

- ARN polymerase gắn vào vùng khởi động mở đầu phiên mã

Các enzym cần thiết cho quá trình tổng hợp acid amin Tryptophan được tổng hợp

b Ức chế gen

1.2 Điều hòa dương tính

a Cảm ứng gen

- Là sự hoạt động của Arabinose Operon, điều hòa quá trình trao đổi arabinose ở vi khuẩn, cụ thể là E.coli

enzyme isomerase, kinase, epimerase giúp chuyển hóa arabinose thành xylulose-5-phosphate

tăng mạnh, tuy nhiên còn cần phải có sự góp mặt của protein hoạt hóa Ara C (được mã hóa bởi gen Ara C nằm gần Operon Ara)

1.2 Điều hòa dương tính

b Ức chế dị hóa

- Ức chế dị hóa: khi glucose, lactose, arabinose cùng có mặt trong môi trường, tế bào chỉ sử dụng glucose và kìm hãm hoạt động của operon chuyển hóa đường khác

- Khi thiếu glu, chúng sẽ tăng cường tổng hợp nucleotic cyclic

adenosine-3,5’-monophosphat(cAMP)

- Mặt khác khi thêm cAMP vào môi trường có glu và các đường khác, hoạt động của operon không những không bị ức chế mà ngược lại được hoạt hóa

- > cAMP đóng vai trò quan trọng bật mở một số gen

ngay cả khi chúng đang bị kìm hãm

1.2 Điều hòa dương tính

- Đồng thời, cAMP cần phải có một protein tương tác cùng tồn tại để hoạt hóa các Operon

- Protein này được gọi là protein hoạt hóa quá trình dị hóa (Catabolite Activator Protein- CAP)

- cAMP liên kết với protein hoạt hóa tạo thành phức chất

cAMP-CAP, gây uốn cong sợi ADN

- Operon Lac cũng được điều hòa dương tính nhờ phức chất này

1.3 Điều hòa suy giảm

- Cơ chế điều hòa suy giảm (Attenuation) là kiểu điều hòa thứ 2

được phát hiện ở hệ Tryptophan, dùng sự dịch mã để điều hòa

phiên mã

Attenuation tạo ra mARN uốn gập

một cách điển hình gọi là cấu trúc

vòng lặp (stem-loop) theo sau là

trình tự 8 Uridine, có khả năng kết

thúc phiên mã

Sự điều hòa suy giảm là nguyên

nhân gây kết thúc phiên mã sớm ở

mARN dưới những điều kiện nhất

định

Sự suy giảm xảy ra khi cấu trúc thứ cấp đặc biệt được tạo thành trong mARN

1.3 Điều hòa suy giảm

- Attenuation có thêm một vùng đặc biệt là vùng Leader, nơi gắn các tín hiệu, được dịch mã ngay khi vừa được tổng hợp

- Đóng vai trò là bộ suy giảm, kiểm soát quá trình điều hòa suy giảm ở sinh vật nhân sơ

1.3 Điều hòa suy giảm

- Ở giai đoạn mở đầu, sau khi ARN

mã, sau đó phiên mã được diễn ra

chặt chẽ và song song với dịch mã

Bây giờ quá trình

điều hòa suy giảm có thể xảy ra

1.3 Điều hòa suy giảm

- Nếu tế bào bị thiếu tryptophan, sau đó

số lượng tARNTrp giảm đáng kể

- Dịch mã Leader polypeptide bị dừng lại

>>> ARN polymerase tiếp tục phiên mã và dịch mã tổng hợp các enzyme cần thiết cho quá sinh tổng hợp tryptophan

1.3 Điều hòa suy giảm

- Trường hợp tế bào cung cấp đầy đủ tryptophan, thì có đủ tARNTrp để tiến hành dịch mã

- Ribosome trượt qua codon Trp và đi vào vùng 2, sự có mặt của ribosome ở vùng

2, ngăn cản vùng 2 kết cặp với vùng 3 Trong trường hợp này, vùng 3 sẽ kết hợp với vùng 4 tạo thành tín hiệu kết thúc phiên mã (tiermination)

- > Tín hiệu chính cho sự điều hòa suy giảm là nồng độ tARNTrp trong tế bào

2) Sự kiểm soát ở tế bào chân hạch

 Cơ chế điều hòa phức tạp hơn

 Hoạt động phiên mã phụ thuộc vào cùng khởi động và các tín hiệu điều hòa

 Ngoài ra, hệ gen còn có các gen tăng cường, bất hoạt

2) Sự kiểm soát ở tế bào chân hạch

 Các gen tăng cường tác động lên gen điều hòa

 biến đổi cấu trúc nucleoxom của chất nhiễm sắc

 Các gen ức chế  ngưng phiên mã khi gây ra sự biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể

 Cơ chế điều hòa sau phiên mã:

ARN

ban đầu

Sửa chữa Cắt bỏ Chế biến

ARN chính thức Tổng hợp protein

2) Sự kiểm soát ở tế bào chân hạch

Sự khác biệt về điều tiết tổng hợp

protein ở tế bào sơ hạch và chân hạch

• Điều tiết tổng hợp từng enzyme

3) Kiểm soát ở cấp enzyme

 Điều tiết hoạt động của enzyme khi đã được tổng hợp

 2 loại phổ biến:

 Ức chế ngược: sản phẩm của lộ trình biến

dưỡng có tác động như chất ngăn cản hoạt động của enzyme ở đầu lộ trình

 Tiền chất kích tác: chất biến dưỡng của lộ trình sinh tổng hợp kích thích hoạt động của enzyme cuối cùng

3) Kiểm soát ở cấp enzyme

A B C X Y Z

Tiền chất kích tác

HNgăn cản ngược

III Kết luận:

 Vấn đề điều tiết tổng hợp protein là một vấn đề

quan trọng , sự tồn tại của bất kì cơ thể nào cũng phụ thuộc vào hệ thống điều hòa mềm dẻo, tác

động nhịp nhàng

 Tế bào chỉ tổng hợp protein khi nó cần và thay đổi theo nhu cầu của cơ thể

Tài liệu tham khảo

 Sinh hóa cơ bản (phần 2) - Nguyễn Đình Huyên,

Hà Ái Quốc

 Các nguyên lý sinh học – trường ĐH Y Hà Nội

 Sinh học phân tử của tế bào – Lê Đức Trình

 Sinh học phân tử tế bào – Trần Phước Đường

 tong-hop-protein.html